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多年冻土地区硅藻土改性沥青混合料路用性能试验

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中国公路学报 2013年第4期26卷 23-28页

作者：朱东鹏章金钊陈建兵袁堃程承中国科学院寒区旱区环境与工程研究所甘肃兰州730000 中交第一公路勘察设计研究院有限公司陕西西安710075 长安大学公路学院陕西西安710064

针对青藏公路多年冻土区极端恶劣的自然地理条件及黑色路面强吸热作用引起多年冻土融化下沉的特点,采用硅藻土对青藏公路改建完善工程中使用的AH-110#道路石油沥青进行了改性研究,对改性沥青及沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水... 详细信息

针对青藏公路多年冻土区极端恶劣的自然地理条件及黑色路面强吸热作用引起多年冻土融化下沉的特点,采用硅藻土对青藏公路改建完善工程中使用的AH-110#道路石油沥青进行了改性研究,对改性沥青及沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性等路用性能进行了评价,对硅藻土改性沥青的隔热性能进行了试验分析。研究结果表明:硅藻土改性沥青混合料的低温抗裂性、高温稳定性、水稳定性等路用性能均有所改善,隔热性能得到明显提高;铺筑的试验段病害率明显低于SBR改性沥青路段,表明硅藻土改性沥青在多年冻土地区具有良好的适用性。

关键词：道路工程硅藻土改性沥青路用性能试验隔热性能多年冻土

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深上限-退化型多年冻土路基变形特征分析

岩土力学 2013年第12期34卷 3543-3548页

作者：袁堃章金钊朱东鹏中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室兰州730000 中交第一公路勘察设计研究院有限公司西安710075

为了研究深上限一退化型多年冻土路基变形特点，基于青藏公路多年冻土路基地温和沉降现场监测资料，通过分析西大滩、唐古拉山北坡以及唐古拉山南坡路段的土质、冻土含冰量、冻土地温以及路基沉降变形数据，对冻土上限变化过程与路基沉... 详细信息

为了研究深上限一退化型多年冻土路基变形特点，基于青藏公路多年冻土路基地温和沉降现场监测资料，通过分析西大滩、唐古拉山北坡以及唐古拉山南坡路段的土质、冻土含冰量、冻土地温以及路基沉降变形数据，对冻土上限变化过程与路基沉降特点进行了研究，同时对沱沱河和清水河地区冻土路基分层沉降观测结果进行了分析。结果表明，土质和含冰量对退化型冻土路基的沉降变形影响较大，深冻土层的融化对路基沉降变形影响较小，退化型冻土路基的沉降变形主要发生在退化后的冻土层中，退化冻土层在冻融循环过程中，需要较长时间才能完成固结。对于冻土含冰量为少冰、多冰的稳定路段，退化冻土路基年平均沉降速度约为3．9～5．6mm／a，路基沉降量极小；对于含冰量较高且土质以粉黏性颗粒为主的不稳定路段，路基沉降速度具有持续性和无减缓性的特点，路基年平均沉降量达到0．03m／a，路基变形表现为整体均匀沉降，横向差异沉降量较小。

关键词：道路工程多年冻土观测数据分析路基沉降

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高寒冻土区路基变形演化规律与破坏特征

交通运输工程学报 2016年第4期16卷 78-87页

作者：李金平张娟陈建兵朱东鹏袁堃中交第一公路勘察设计研究院有限公司高寒高海拔地区道路工程安全与健康国家重点实验室陕西西安710075

为进一步研究高寒冻土区路基变形破坏演化过程,以漠北公路K6＋200断面处的高温高含冰量冻土区路基和K8＋200断面处的低温高含冰量冻土区路基为研究对象,在路基不同部位和路基下不同深度处土体埋设温度传感器和变形传感器,研究了高纬度... 详细信息

为进一步研究高寒冻土区路基变形破坏演化过程,以漠北公路K6＋200断面处的高温高含冰量冻土区路基和K8＋200断面处的低温高含冰量冻土区路基为研究对象,在路基不同部位和路基下不同深度处土体埋设温度传感器和变形传感器,研究了高纬度、高寒冻土区不同冻土条件下路基实测温度和变形演化过程及其特征。研究结果表明：在高温高含冰量冻土区,在公路建成2年后,路基下出现了明显的融化盘偏移现象,新建宽幅路基呈现出明显的横向不均匀变形特性,路基下形成了2个融化盘,其中一个明显向路基坡脚处偏移,左坡脚和路中冻土上限明显下降了3~4m,路基下原天然地表处沉降达4~9cm,而路肩处冻土上限基本保持稳定;在低温高含冰量冻土区,在保证一定路基高度的条件下,除了建成初期路基土体存在一定的变形（工后沉陷）外,由路基下多年冻土不均匀融化导致的变形很小,因此,在低温冻土区公路路基稳定性相对较好。可见,研究结论进一步阐释了高温冻土区路基、路面变形严重的成因,为高纬度、高寒冻土区路面结构抗融沉破坏设计和病害防治提供了参考,揭示了高温多年冻土区路基纵裂、沉陷等不均匀变形破坏的特征和成因,相比高温多年冻土区,在保证一定路基高度下低温多年冻土区路基具有相对良好的稳定性,这一结论对于高纬度、高寒冻土区不同冻土条件下冻土路基的设计及病害防治具有重要意义。

关键词：路基工程高寒冻土区路基变形演化规律不均匀沉降

路基保温护道对多年冻土地区公路改建的预拓宽效应分析

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岩石力学与工程学报 2014年第S1期33卷 3263-3269页

作者：袁堃章金钊朱东鹏中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室甘肃兰州730000 中交第一公路勘察设计研究院有限公司陕西西安710075 中国科学院大学北京100049

为了研究保温护道对拓宽路基温度场的先期影响,根据青藏公路保温护道试验路观测数据,对冻土地温和冻土上限变化过程进行分析,通过建立拓宽路基有限元模型,在考虑护道对冻土层产生先期影响的基础上,计算路基拓宽对路肩下多年冻土热稳定... 详细信息

为了研究保温护道对拓宽路基温度场的先期影响,根据青藏公路保温护道试验路观测数据,对冻土地温和冻土上限变化过程进行分析,通过建立拓宽路基有限元模型,在考虑护道对冻土层产生先期影响的基础上,计算路基拓宽对路肩下多年冻土热稳定性的影响。结果表明:阳坡侧的保温护道加速了下伏冻土层的退化,高温冻土区阳坡侧的护道对冻土层的影响大于低温冻土区,阴坡侧护道对冻土层热稳定性影响较小;阳坡侧护道对冻土层产生预融效果,使得阳坡侧路基拓宽后路肩下冻土上限未出现明显下降,产生一种预拓宽的效应,对拓宽路基稳定性有利;阴坡侧护道对路基拓宽热稳定性影响较小,无论先期有无护道,路基拓宽后路肩下冻土上限变化过程无明显差异。

关键词：道路工程预拓宽效应保温护道数值模拟多年冻土

青藏公路普通填土路基长期变形特征与路基病害调查分析

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岩土力学 2015年第7期36卷 2049-2056页

作者：彭惠马巍穆彦虎金龙朱东鹏中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室甘肃兰州730000 中交第一公路勘察设计研究院有限公司陕西西安710000 中国科学院大学资源与环境学院北京100049

基于长期监测系统2004-2011年现场监测数据,系统分析青藏公路近年来冻土路基变形特征及路基病害原因。结果表明,目前青藏公路普通填土路基变形主要以融沉变形为主,且沉降变形仍将继续发展。根据路基各部位变形速率的差异性,可以将路基... 详细信息

基于长期监测系统2004-2011年现场监测数据,系统分析青藏公路近年来冻土路基变形特征及路基病害原因。结果表明,目前青藏公路普通填土路基变形主要以融沉变形为主,且沉降变形仍将继续发展。根据路基各部位变形速率的差异性,可以将路基变形划分为均匀与不均匀变形两大类。路基平均沉降速率在2-55 mm/a之间,河流沟谷地带路基变形速率最大,山区路基变形速率次之,其他地貌区路基变形速率最小。路基纵向变形对路面影响较大,主要形成波浪等病害,对道路行车舒适性与安全性有较大隐患。路基横向变形主要产生路基纵向裂隙病害,导致路基向变形较严重一侧坍塌,对路基整体稳定性有较大影响。通过2012年对青藏公路路基病害的调查研究发现,青藏公路多年冻土区路基优、良、中、次、差的比例分别为57.39%、28.12%、9.71%、4.60%、0.17%。通过对青藏公路普通填土路基长期变形特征的分析,期望为青藏公路的整治维修提供参考,同时为未来青藏高速公路的设计和维护提供依据。

关键词：青藏公路路基变形路基病害路基状况指数

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青藏公路多年冻土区路基病害预警系统研究

青藏公路多年冻土区路基病害预警系统研究

作者：朱东鹏长安大学

学位级别：硕士

随着全球气候转暖和人类活动影响的不断升级,青藏公路沿线冻土环境条件受到强烈扰动和产生新的变化。多年冻土工程地质出现的新问题引起公路路基病害的发展和新的病害产生,为了研究这些变化对公路路基稳定性的影响,展开长期的预警观测... 详细信息

随着全球气候转暖和人类活动影响的不断升级,青藏公路沿线冻土环境条件受到强烈扰动和产生新的变化。多年冻土工程地质出现的新问题引起公路路基病害的发展和新的病害产生,为了研究这些变化对公路路基稳定性的影响,展开长期的预警观测研究。本文在青藏公路多年冻土区多年来病害调查与研究基础上,提出冻土路基的评价指标,并对青藏公路多年冻土区路基病害进行评价,通过分析青藏公路多年冻土区路基病害特征及在全球气候变暖条件下的路基温度场分布规律,揭示病害形成原因与发展规律,分析路基各种类型病害率与冻土地温、含冰类型、路基高度和运营时间的相关关系。得出青藏公路多年冻土区路基病害以沉陷变形为主,主要表现形式为低路基的热融沉陷,高路基的非对称性纵向裂缝。在系统总结模糊逻辑理论的特点与青藏公路多年冻土区路基病害特征的基础上,论证性的引入更加符合人们认识事物的模糊数学理论,从影响多年冻土区公路路基病害的因素5大类21个因子中选择冻土年平均地温、冻土类型(冻土含冰量)、人为上限的变化、路基排水状况、特殊措施调控效果等关键因子,建立其语言变量及模糊隶属度函数,并综合历年来病害调查研究成果,总结病害的形成机理和专家经验,形成37条由语言变量描述的路基病害影响因子与病害严重程度之间关系的逻辑规则。运用Matlab模糊逻辑工具箱,将冻土年均地温、冻土含冰量、冻土人为上限变化、路基排水状况、特殊措施调控效果作关键因子输入,基于37条模糊规则进行推理运算,最终输出确定性的道路运营时间或路基状况指数。建立的冻土路基病害预警模糊推理系统能有效进行多年冻土地区公路路基病害预警,为多年冻土地区公路建设与养护提供科学的依据。

关键词：青藏公路多年冻土路基病害模糊推理预警系统

基于多年冻土层冷却功率需求的块石气冷路基设计方法

同方学位论文库评论

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长安大学学报（自然科学版） 2015年第5期35卷 35-42,72页

作者：袁堃章金钊刘戈符进朱东鹏中交第一公路勘察设计研究院有限公司陕西西安710075 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室甘肃兰州730000

为了建立1套简明实用的块石气冷路基设计方法,以多孔介质自然对流换热理论为基础,建立了块石气冷路基数值计算模型,计算了不同路基高度和不同块石层厚度条件下的冻土热量收支情况,在此基础上分析了冻土上限变化与冻土层冷却功率需求的... 详细信息

为了建立1套简明实用的块石气冷路基设计方法,以多孔介质自然对流换热理论为基础,建立了块石气冷路基数值计算模型,计算了不同路基高度和不同块石层厚度条件下的冻土热量收支情况,在此基础上分析了冻土上限变化与冻土层冷却功率需求的关系、块石层厚度与块石气冷路基冷却功率的关系,以及路基高度对块石路基冷却功率的影响;对不同工况的计算结果回归拟合出块石路基冷却功率计算公式,结合工程实际提出完整的块石气冷路基设计方法,并给出了参考算例。研究结果表明：块石层内的空气自然对流主要发生在冷季中的1~4月之间;相同路基高度情况下,块石层厚度越大,块石气冷路基冷却功率越大,而在相同块石层厚度情况下,块石层冷却功率随路基高度增加而减少;该研究成果可为多年冻土地区公路块石气冷路基的设计提供参考。

关键词：道路工程设计方法数值模拟块石气冷路基多年冻土

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青藏公路多年冻土区预警系统研究

岩土力学 2010年第1期31卷 331-336页

作者：霍明陈建兵朱东鹏章金钊中交第一公路勘察设计研究院有限公司多年冻土区公路建设与养护技术交通行业重点实验室西安710068

在全球气候转暖和人类活动影响下,使多年冻土地区公路工程地质产生了新的变化。为了研究这些变化对公路路基稳定性的影响,展开长期的预警观测研究,本文引入模糊数学理论,从影响多年冻土区公路路基病害的因素中选择冻土年平均地温、冻土... 详细信息

在全球气候转暖和人类活动影响下,使多年冻土地区公路工程地质产生了新的变化。为了研究这些变化对公路路基稳定性的影响,展开长期的预警观测研究,本文引入模糊数学理论,从影响多年冻土区公路路基病害的因素中选择冻土年平均地温、冻土类型(冻土含冰量)、人为上限的变化、路基排水状况、特殊措施调控效果等关键因子,建立其语言变量及模糊隶属度函数,并综合历年来病害调查研究成果,总结病害的形成机理和专家经验,形成37条由语言变量描述的路基病害影响因子与病害严重程度之间关系的逻辑规则。运用Matlab模糊逻辑工具箱建立青藏公路多年冻土区预警系统。

关键词：青藏公路多年冻土路基病害模糊推理预警系统

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多年冻土区高等级公路新型调控路基技术研究

地下空间与工程学报 2013年第S1期9卷 1681-1687页

作者：樊凯俞祁浩袁堃朱东鹏中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室兰州730000 中交第一公路勘察设计研究院有限公司西安710075

为解决多年冻土地区高等级公路路基稳定性问题,提高路基抵抗因热干扰产生病害的能力,保持冻土路基在设计年限内的热稳定,在对青藏公路已有调控措施应用效果进行分析的基础上,结合多年从事冻土路基科研、设计和施工的经验,提出了青藏高... 详细信息

为解决多年冻土地区高等级公路路基稳定性问题,提高路基抵抗因热干扰产生病害的能力,保持冻土路基在设计年限内的热稳定,在对青藏公路已有调控措施应用效果进行分析的基础上,结合多年从事冻土路基科研、设计和施工的经验,提出了青藏高原多年冻土区高等级公路路基选型原则,创新集成了一系列新型调控路基方案,并对其结构型式进行了探讨,给出了分离式路基消除两幅路基相互热干扰的工程措施,修筑了部分实体试验工程。研究表明:单一调控工程措施在实际应用中存在的不足,可以通过结构调整、措施组合等进行优化;窄幅路基条件下适用的调控措施,在高等级公路条件下不能简单套用,要结合高等级公路的特点进行调整设计;对路基体进行水、热综合调控的工程措施是后续研究的重点。该系列新型调控路基工程措施可以为青藏高速等高等级公路建设提供借鉴和支撑。

关键词：道路工程新型调控路基结构研究多年冻土高等级公路